Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas

1. Sustentabilidade na Geração e uso de Energia no Brasil: Os próximos 20 anos. Energia Eólica no Brasil:Situação atual e Perspectivas Everaldo Alencar Feitosa Centro Brasileiro de Energia EólicaRecife – PEwww.eolica.com.br

2. Turbina Eólica de Pequeno Porte X Turbina Eólica de Grande Porte Turbinas de Grande Porte • Características: • Potência: 500kW – 2000kW • Controle: microprocessador • Conexão com rede elétrica • Turbinas de Pequeno Porte • Características: • Potência: 100W – 50kW • Controle: mecânico • Independente da rede elétrica

3. Centrais Eólicas

4. Localização de Projetos Eólicos no Brasil 5 MW - CE 10 MW - CE 1,2 MW - CE 0.3MW - FN/PE 0.3MW - PE 1 MW - MG 2,5 MW - PR Em operação: 20,3 MW

5. Centrais Eólicas

6. Centrais Eólicas

7. Meteorologia EólicaDados de vento - anemógrafo computadorizado Velocidade de vento Rosa dos ventos Local: Olinda-PE (CBEE)

8. Diagrams (60 meters) Average hourly wind speed 14.0 hourly 13.0 12.0 daily 11.0 10.0 9.0 8.0 Average wind speed (m/s) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Day Diurnal wind speed variation 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 Average wind speed (m/s) 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hour Wind Analysis

9. Wind Direction Wind Speed Frequency Distribution Wind Analysis

10. Velocidade do vento em m/s, à 50m de altura. Terreno Obstáculos Terreno Plano Topografia favorável Litoral Mar aberto > 6.0 > 7.5 > 8.5 > 9.0 > 11.5 5.0 - 6.0 10.0 - 11.5 7.0 - 8.5 6.5 - 7.5 8.0 - 9.0 4.5 - 5.0 6.0 - 7.0 8.5 - 10.0 5.5 - 6.5 7.0 - 8.0 3.5 - 4.5 5.0 - 6.0 7.0 - 8.5 4.5 - 5.5 5.5 - 7.0 < 3.5 < 4.5 < 5.0 < 5.5 < 7.0 Meteorologia EólicaWANEB - Wind Atlas of Northeast of Brazil

11. Potencial EólicoAnálise de potencial eólico - medidas e simulações – Atlas Eólico Densidade de Potência, DP = ½ malha <V3> [W/m2] Potência Total, Pt = DP x Área (NE) = 1.2 TW Fator de Uso do Solo, fs=50 % Potencial Energético Bruto, Pe= fs x Pt = 0.6 TW Modelo atmosférico de mesoscala MM5 (simulações realizadas pelo CBEE) Fator de Turbulência, ft =1 % PotencialDisponível, P = ft x Pe = 6.000 MW

12. Energia Eólica e Geração HidrelétricaRegião Nordeste e o dilema do uso da água

13. Proeólica Programa Emergencial de Geração de Energia Eólica • 1050 MW até 2003 • PPA - Contrato de compra de eletricidade (15 anos): Eletrobrás • Prêmio: Adicional variável em função do início de operação (máx. 20%)

14. Energia Renovável PROEÓLICA 1 050 MW PROINFRA: 3 300 MW

17. The Top-10 Markets in the World 7000 MW 1998 6000 1999 2000 5000 2002 - 2004 4000 3000 2000 1000 0 UK USA Italy India Spain Brazil Greece Denmark Germany R.P.China Netherlands Source: BTM Consult ApS - March 2001 - EWEA

18. Portugal: Espanha: Alemanha: Itália: R$ 180,00 / MWh R$ 170,00 / MWh R$ 175,00 / MWh R$ 225,00 / MWh Aspectos Econômicos União Européia • Potência Total Instalada :± 600.000 MW • Introduzir 10% Eólica até 2010:± 60.000 MW • Capacidade total Instalada no Brasil:± 73.000 MW Mercado Europeu - Energia Eólica Externalidades (ambiente, saúde, etc.) Externe, vol 10, EUR 18528, 1999 GÁS 20 Euro / MWh CARVÃO 50 Euro / MWh

19. Aspectos EconômicosBrasil Energia Eólica Brasil: US$ 60 - 66 / MWh • Combustível gratuito; • Independe de instabilidades políticas e econômicas; • Curto prazo de implantação. Gás Natural • Combustível dolarizado; tendência de aumento • Depende de instabilidades políticas e econômicas; • Médio - longo prazo de implantação. Brasil: restrições ambientais ??

20. Change in coal market shares (%)

21. Change in natural gas market shares(%)

22. Change in nuclear market shares (%)

23. Sistemas Isolados • Sistema Híbrido Eólico – Diesel • CCC – Subsídio ao Diesel em sistemas isolados • +/- R$ 500 milhões / ano • Confiabilidade na tecnologia

24. Fernando de Noronha/PEProjeto CBEE / ANEEL Maior sistema híbrido eólico/diesel da America do Sul • Características: • Torre: tubular de 30m de altura • Rotor: fibra de vidro/poliester, 27m diametro • Controle de potência: ângulo de passo (pitch) • Geradores: 225kW/50kW assíncrono

25. Fernando de Noronha/PEProjeto CBEE / ANEEL Maior sistema híbrido eólico/diesel da America do Sul • Geração de 20 – 25 % da eletricidade • Operacional desde Agosto de 2001 • Sistema especial de controle – Continente via satélite • Instrumentação completa

26. Médio – Longo Prazo Otimização de turbinas eólicas tendo em vista as condições de vento no Brasil

27. Otimização de um rotor • Ponto de Vista Econômico - Projeto que produz o maior lucro em uma vida útil típica de 20 anos. • Ponto de Vista Energético (Técnico??) - Projeto que, para um dado diâmetro de rotor, produz o máximo de energia por ano. Nem sempre as modificações técnicas ótimas são viáveis economicamente. (Ex: Cargas, fadiga, custos de fabricação, etc.). Entrada Saída OTIMIZAÇÃO - Distribuição de ângulo Velocidade de Vento - ao longo da pá - Twist - Dados do Aerofólio escolhido - Distribuição da corda a ( ,C , C ) L D ( otim ) ( otim ) ( otim ) ao longo da pá - Velocidade Angular de rotação - Diâmetro do Rotor

28. Características aerodinâmicas Corte transversal de uma pá Perfil LM22 Plano de rotação f = ângulo de incidência (rotor) a = ângulo de ataque (perfil) q = ângulo de passo (local pitch/ global pitch) a (ótimo) = Máximo CL / CD

29. Ventos Diferentes Curva 1 (Brasil): · Ventos com velocidade e direção bem definidos (Alta concentração em torno da velocidade predominante) · Densidade do ar mais baixa. (r = 1,17 kg/m3 – Nordeste) Curva 2 (Europa): · Ventos com grandes variações de velocidade e direção · Densidade do ar mais alta. (r = 1,225 kg/m3 – Dinamarca) K=4 K=2

30. Exemplo de Otimização Turbina Eólica Nordtank 500/41 instalada na Dinamarca. Otimizada para as condições de um site brasileiro.

31. 2 1.5 1 Corda (m) 0.5 0 0 5 10 15 20 25 Inicial SLP MFD SGA Raio (m) Distribuição da corda Comparação entre a distribuição da corda inicial e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500.

32. Inicial SLP MFD SGA Distribuição do ângulo de passo -Twist 20 15 10 Twist (graus) 5 0 0 5 10 15 20 25 Raio (m) Comparação entre a distribuição do ângulo de passo “twist” e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500.

33. Resultados Turbina Original (Instalada no Brasil) X Turbina Otimizada (Instalada no Brasil)

34. Resultado Financeiro

35. Europa Centrais Eólicas Off-shore • European Wind Energy Association • 150.000 MW em 2020 incluindo 50.000 off-shore • Otimização para turbinas off-shore (condições especiais)

36. Importante 1 - Brasil – Potencial de energia eólica superior a 70.000 MW Curto Prazo: 3 000 MW. 12 000 MW até 2010 2 - Aspectos Econômicos - Custos Ambientais de Gás/Diesel não são pagos pelos produtores e consumidores (coletividade nacional !) 3 - Participação de Industrias Nacionais Investimentos Indústria Metal Mecânica Indústria Eletro-Eletrônica Infra-estrutura Civil Rotor 10 % 50 % 20 % 20 % 4 - Dilema do uso da água/Nordeste Complementariedade entre os regimes hídricos e dos ventos Reservatórios – baterias hipotéticas

37. Importante 5 - Decisão política em favor de Eólica PROEÓLICA – 1 050 MW PROINFRA – 3 300 MW Contratos de compra de eletricidade – PPA (15 anos) US$ 66.00 6 - Curto prazo de implantação Ex: Projeto de 100 MW - 9 a 12 meses Mais rápido que térmica - Emergencial? 7 - Penetração Eólica na rede existente - desmistificação! 30% Nordeste: +- 3000 MW!!! 8 - Novas estratégias de definição / prioridade de linhas de transmissão Transmissão dinâmica – vários usuários, produtores, armazenamento, controle inteligente Transmissão estática – centrais de grande porte para consumidores

38. Centro Brasileiro de Energia Eólica www.eolica.com.br e-mail: eolica@eolica.com.br